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KR102609519B1 - Semiconductor devices - Google Patents

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KR102609519B1
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자는, 기판 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 예각으로 교차하는 제2 방향을 따라 제1 피치로 반복적으로 배열된 복수의 하부 전극들, 및 상기 복수의 하부 전극들의 측벽들과 접촉하여 상기 복수의 하부 전극들을 지지하는 지지 패턴을 포함한다. 상기 지지 패턴은 상기 지지 패턴을 관통하는 복수의 개구부들 형성된 제1 지지 영역과, 상기 제1 지지 영역의 주변을 따라 배치되는 제2 지지 영역을 포함하고, 상기 복수의 개구부들은 각각 상기 제1 지지 영역 전체에 걸쳐 연속적으로 지그재그로 연장될 수 있다. A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of lower electrodes repeatedly arranged at a first pitch along a first direction and a second direction intersecting the first direction at an acute angle on a substrate, and the plurality of lower electrodes It includes a support pattern that contacts side walls of the lower electrodes and supports the plurality of lower electrodes. The support pattern includes a first support region formed with a plurality of openings penetrating the support pattern, and a second support region disposed along a periphery of the first support region, wherein the plurality of openings each support the first support region. It may extend in a continuous zigzag manner throughout the area.

Description

반도체 소자 {SEMICONDUCTOR DEVICES}Semiconductor devices {SEMICONDUCTOR DEVICES}

본 발명은 반도체 소자에 관한 것이다. The present invention relates to semiconductor devices.

반도체 소자를 구성하는 요소들의 크기를 축소하고 성능을 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다. 디램(DRAM)에서, 크기가 축소된 셀 커패시터들을 신뢰성 있고 안정적으로 형성하기 위한 연구가 진행되고 있다.Research is underway to reduce the size and improve the performance of the elements that make up semiconductor devices. In DRAM, research is underway to reliably and stably form cell capacitors of reduced size.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종횡비가 큰 도전성 필라들을 포함하는 반도체 소자에서, 도전성 필라들이 구조적으로 안정되게 형성될 수 있는 반도체 소자를 제공하는 데에 있다. The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a semiconductor device including conductive pillars with a high aspect ratio, in which the conductive pillars can be formed structurally and stably.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자는, 기판 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 예각으로 교차하는 제2 방향을 따라 제1 피치로 반복적으로 배열된 복수의 하부 전극들, 및 상기 복수의 하부 전극들의 측벽들과 접촉하여 상기 복수의 하부 전극들을 지지하는 지지 패턴을 포함한다. 상기 지지 패턴은 상기 지지 패턴을 관통하는 복수의 개구부들 형성된 제1 지지 영역과, 상기 제1 지지 영역의 주변을 따라 배치되는 제2 지지 영역을 포함하고, 상기 복수의 개구부들은 각각 상기 제1 지지 영역 전체에 걸쳐 연속적으로 지그재그로 연장될 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of lower electrodes repeatedly arranged at a first pitch along a first direction and a second direction intersecting the first direction at an acute angle on a substrate, and the plurality of lower electrodes. It includes a support pattern that contacts side walls of the lower electrodes and supports the plurality of lower electrodes. The support pattern includes a first support region formed with a plurality of openings penetrating the support pattern, and a second support region disposed along a periphery of the first support region, wherein the plurality of openings each support the first support region. It may extend in a continuous zigzag manner throughout the area.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자는, 기판 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 제1 피치로 반복적으로 배열된 복수의 도전성 필라들, 및 상기 복수의 도전성 필라들의 측벽들과 접촉하여 상기 복수의 도전성 필라들을 지지하는 지지 패턴을 포함한다. 상기 지지 패턴은 상기 지지 패턴을 관통하는 복수의 개구부들 형성된 제1 지지 영역과, 상기 제1 지지 영역의 주변을 따라 배치되는 제2 지지 영역을 포함하고, 상기 복수의 개구부들은 각각 상기 제1 지지 영역 전체에 걸쳐 연속적으로 지그재그로 연장되고, 상기 제1 피치의 2배인 제2 피치로 반복적으로 배열될 수 있다. A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of conductive pillars repeatedly arranged at a first pitch along a first direction and a second direction intersecting the first direction on a substrate, and the plurality of conductive pillars. It includes a support pattern that supports the plurality of conductive pillars by contacting side walls of the pillars. The support pattern includes a first support region formed with a plurality of openings penetrating the support pattern, and a second support region disposed along a periphery of the first support region, wherein the plurality of openings each support the first support region. It may extend continuously in a zigzag pattern throughout the area and be repeatedly arranged at a second pitch that is twice the first pitch.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자는, 기판 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 예각으로 교차하는 제2 방향을 따라 제1 피치로 반복적으로 배열된 복수의 도전성 필라들; 및 상기 복수의 도전성 필라들의 측벽들과 접촉하여 상기 복수의 도전성 필라들을 지지하는 지지 패턴을 포함한다. 상기 지지 패턴은 상기 지지 패턴을 관통하는 복수의 개구부들 형성된 제1 지지 영역과, 상기 제1 지지 영역의 주변을 따라 배치되는 제2 지지 영역을 포함하고, 상기 복수의 개구부들은 서로 다른 방향으로 연장되고 교대로 배열된 제1 연장부와 제2 연장부를 포함하고 상기 제1 지지 영역 전체에 걸쳐 연속적으로 연장되고, 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부가 만나는 부분은 상기 복수의 도전성 필라들로부터 이격될 수 있다. A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of conductive pillars repeatedly arranged at a first pitch along a first direction and a second direction intersecting the first direction at an acute angle on a substrate; and a support pattern that contacts side walls of the plurality of conductive pillars and supports the plurality of conductive pillars. The support pattern includes a first support region formed with a plurality of openings penetrating the support pattern, and a second support region disposed along a periphery of the first support region, and the plurality of openings extend in different directions. and includes first extension parts and second extension parts arranged alternately and continuously extending throughout the first support area, and a portion where the first extension part and the second extension part meet is separated from the plurality of conductive pillars. may be separated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전형 필라들에 가해지는 스트레스의 방향을 분산시킬 수 있으므로, 후속에 유전체 층을 증착할 때에 도전형 필라들이 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 후속의 유전체 층을 대칭적이고 균일하게 증착할 수 있으며, 그에 따라 구조적으로 안정적이고 신뢰성 높은 반도체 소자를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the direction of stress applied to the conductive pillars can be distributed, thereby preventing the conductive pillars from contacting each other when a dielectric layer is subsequently deposited. As a result, subsequent dielectric layers can be deposited symmetrically and uniformly, thereby providing a structurally stable and highly reliable semiconductor device.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above-described content, and may be more easily understood through description of specific embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 도전성 필라들 및 지지 패턴의 배치 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1의 'B'로 표시된 영역을 확대한 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 일부분을 나타내는 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 소자의 지지 패턴의 일 양상을 나타내는 평면도이다.
도 10 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하는 단면도들이다.1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a plan view for explaining the arrangement structure of conductive pillars and support patterns of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a partial enlarged view of the area indicated by 'B' in Figure 1.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a portion of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
5 to 9 are plan views showing one aspect of a support pattern of a semiconductor device according to embodiments of the present invention.
10 to 18 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타내는 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 도전성 필라들 및 지지 패턴의 배치 구조를 설명하기 위한 평면도이다.1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a plan view for explaining the arrangement structure of conductive pillars and support patterns of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자는 제1 영역(A1)과 상기 제1 영역(A1)의 주위에 배치된 제2 영역(A2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역(A1)은 예를 들어, 디램(DRAM)의 메모리 셀 어레이 영역일 수 있고, 상기 제2 영역(A2)은 주변 회로 영역일 수 있다. 상기 제1 영역(A1)에는 디램(DRAM)의 셀 트랜지스터들 및 셀 커패시터들이 배치될 수 있다. 상기 제2 영역(A2)에는 주변 트랜지스터들이 배치될 수 있다. 1 and 2, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may include a first area (A1) and a second area (A2) disposed around the first area (A1). . For example, the first area A1 may be a memory cell array area of a DRAM, and the second area A2 may be a peripheral circuit area. Cell transistors and cell capacitors of DRAM may be disposed in the first area A1. Peripheral transistors may be disposed in the second area A2.

상기 제1 영역(A1)에 배치된 도전성 필라들(62)은 제1 방향(D1 방향) 및 제2 방향(D2 방향)을 따라 반복적으로 정렬될 수 있다. 도전성 필라들(62)은 상기 제1 방향(D1 방향)으로 제1 피치(P1)의 간격으로 이격되어 배치될 수 있으며, 상기 제2 방향(D2 방향)으로 제1 피치(P1)의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 도전성 필라들(62)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)과 다른 제3 방향(D3)으로 제2 피치(P2)의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제1 피치(P1)가 상기 제2 피치(P2)는 동일할 수 있다. 상기 피치는 인접하는 도전성 필라들(62)의 중심들 사이의 거리로 정의될 수 있다. 상기 제1 방향(D1 방향)과 상기 제2 방향(D2 방향)이 이루는 각도는 소정의 제1 예각을 이룰 수 있으며, 상기 제1 방향(D1 방향)과 상기 제3 방향(D3 방향)이 이루는 각도는 소정의 제2 예각을 이룰 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제1 예각과 상기 제2 예각은 동일할 수 있다.The conductive pillars 62 disposed in the first area A1 may be repeatedly aligned along the first direction (D1 direction) and the second direction (D2 direction). The conductive pillars 62 may be arranged at intervals of a first pitch (P1) in the first direction (direction D1), and at intervals of a first pitch (P1) in the second direction (direction D2). Can be placed spaced apart. The conductive pillars 62 may be arranged to be spaced apart from each other at a second pitch P2 in a third direction D3 that is different from the first direction D1 and the second direction D2. In one embodiment, the first pitch (P1) and the second pitch (P2) may be the same. The pitch may be defined as the distance between the centers of adjacent conductive pillars 62. The angle formed by the first direction (D1 direction) and the second direction (D2 direction) may form a predetermined first acute angle, and the angle formed by the first direction (D1 direction) and the third direction (D3 direction) may be formed. The angle may form a predetermined second acute angle. In one embodiment, the first acute angle and the second acute angle may be the same.

상부 지지 패턴(46a)은 상부 개구부들(46o)을 포함하는 판 형상일 수 있다. 상부 지지 패턴(46a)은 내측 지지 영역(46c) 및 상기 내측 지지 영역(46d)의 주변을 따라 배치되는 외측 지지 영역(46d)을 포함할 수 있다. 내측 지지 영역(46c)과 외측 지지 영역(46d)은 예를 들어, 경계(BD)에 의해 구분될 수 있다. 상부 개구부들(46o)은 상부 지지 패턴(46a)의 구조적 안정성을 증가시키기 위해, 상부 지지 패턴(46a)의 내측 지지 영역(46c)에만 형성되고, 상부 지지 패턴(62a)의 외측 지지 영역(46d)에는 형성되지 않을 수 있다. 상부 지지 패턴(46a)을 관통하는 상부 개구부들(46o)은 상기 내측 지지 영역(46c) 전체에 걸쳐 연속적으로 지그재그로 연장될 수 있다. 상부 개구부들(46o)은 상기 내측 지지 영역(46c)의 일측에서 타측까지 동일한 길이로 연장될 수 있다. 상부 개구부들(46o)은 상기 제3 방향(D3 방향)으로 상기 제1 피치(P1) 및 상기 제2 피치(P2)보다 큰 제3 피치(P3)로 반복적으로 배열될 수 있다. The upper support pattern 46a may have a plate shape including upper openings 46o. The upper support pattern 46a may include an inner support area 46c and an outer support area 46d disposed along the periphery of the inner support area 46d. The inner support area 46c and the outer support area 46d may be separated by, for example, a boundary BD. The upper openings 46o are formed only in the inner support area 46c of the upper support pattern 46a and the outer support area 46d of the upper support pattern 62a, in order to increase the structural stability of the upper support pattern 46a. ) may not be formed. The upper openings 46o penetrating the upper support pattern 46a may continuously zigzagly extend throughout the inner support region 46c. The upper openings 46o may extend the same length from one side to the other side of the inner support area 46c. The upper openings 46o may be repeatedly arranged in the third direction (D3 direction) with a third pitch (P3) that is larger than the first pitch (P1) and the second pitch (P2).

상기 복수의 상부 개구부들(46o)은 상기 내측 지지 영역(46c) 내의 모든 상기 복수의 도전성 필라들(62)의 측벽들과 부분적으로 접할 수 있다. 상기 내측 지지 영역(46c) 내의 모든 상기 복수의 도전성 필라들(62)은 상부 개구부들(46o)의 테두리와 수직적으로 중첩될 수 있다. The plurality of upper openings 46o may partially contact sidewalls of all of the plurality of conductive pillars 62 in the inner support region 46c. All of the plurality of conductive pillars 62 within the inner support area 46c may vertically overlap the edges of the upper openings 46o.

상부 개구부들(62o)이 형성되지 않은 상부 지지 패턴(62a)의 상기 외측 지지 영역(46d)을 관통하는 도전성 필라들(62)은 여분으로 형성된 더미들일 수 있다. 도전성 필라들(62)이 셀 커패시터들의 하부 전극들인 경우, 상기 외측 지지 영역(46d)을 관통하는 도전성 필라들(62)을 포함하는 셀들은 더미 셀들일 수 있다. 또한, 상기 더미 셀들이 위치한 상기 반도체 소자의 영역은 더미 영역으로 정의될 수 있으며, 더미 셀이 아닌 활성 메모리 셀들이 위치한 상기 반도체 소자의 영역은 셀 영역으로 정의될 수 있다. 이 경우, 더미 영역은 셀 영역의 테두리를 둘러싸도록 배치될 수 있다.The conductive pillars 62 penetrating the outer support area 46d of the upper support pattern 62a where the upper openings 62o are not formed may be extra dummies. When the conductive pillars 62 are lower electrodes of cell capacitors, cells including the conductive pillars 62 penetrating the outer support region 46d may be dummy cells. Additionally, an area of the semiconductor device where the dummy cells are located may be defined as a dummy area, and an area of the semiconductor device where active memory cells other than dummy cells are located may be defined as a cell area. In this case, the dummy area may be arranged to surround the border of the cell area.

하부 지지 패턴(42a)은 상부 지지 패턴(46a)의 상부 개구부(62o)와 수직적으로 중첩되는 하부 개구부(42o)를 가질 수 있다(도 4 참조). The lower support pattern 42a may have a lower opening 42o that vertically overlaps the upper opening 62o of the upper support pattern 46a (see FIG. 4).

상기 하부 및 상부 지지 패턴들(42a, 46b)은 기둥 형상의 상기 도전성 필라들(62)이 쓰러지는 것을 방지할 뿐만 아니라, 후속의 유전체 층(도 4의 80)이 불균일하게 증착됨으로 인해 상기 도전성 필라들(62)이 변형되어 서로 접촉하게 되는 것을 방지할 수 있다. 상기 하부 및 상부 지지 패턴들(42a, 46a)은 SiN 또는 SiCN으로 형성될 수 있다.The lower and upper support patterns 42a and 46b not only prevent the pillar-shaped conductive pillars 62 from falling, but also prevent the conductive pillars 62 from collapsing due to non-uniform deposition of the subsequent dielectric layer (80 in FIG. 4). It is possible to prevent the fields 62 from being deformed and coming into contact with each other. The lower and upper support patterns 42a and 46a may be formed of SiN or SiCN.

도 3은 도 1의 'B'로 표시된 영역을 확대한 부분 확대도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 일부분을 나타내는 단면도로서, 도 3의 I-I' 절단선을 따라 절단한 단면도이다.Figure 3 is a partial enlarged view of the area indicated by 'B' in Figure 1. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a portion of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, taken along line II' of FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 반도체 소자는 기판(3) 상에 비트라인 구조물들(30), 셀 콘택 플러그들(33c), 도전성 필라들(62), 유전체 층(80), 전극 층(82), 하부 지지 패턴(42a), 및 상부 지지 패턴(46a)을 포함할 수 있다. 3 and 4, the semiconductor device includes bit line structures 30, cell contact plugs 33c, conductive pillars 62, a dielectric layer 80, and an electrode layer on a substrate 3. (82), a lower support pattern (42a), and an upper support pattern (46a).

기판(3)은, 예컨대, 실리콘 기판, SOI(Silicon On Insulator) 기판, 실리콘 게르마늄 기판, 갈륨-비소 기판, 세라믹 기판, 석영 기판, 또는 디스플레이용 유리 기판 등으로 이루어질 수 있다. 기판(110)에는 예컨대, 다양한 종류의 능동 소자들 또는 수동 소자들(미 도시)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 능동 소자들은, 예컨대, 디램(DRAM)의 셀 트랜지스터들일 수 있으며, 특히, 6F2 또는 4F2 단위 셀 사이즈를 가지는 디램(DRAM)의 셀 트랜지스터들일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 1F는 최소 피쳐 사이즈(minimum feature size)를 의미한다.The substrate 3 may be made of, for example, a silicon substrate, a silicon on insulator (SOI) substrate, a silicon germanium substrate, a gallium-arsenide substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, or a glass substrate for a display. For example, various types of active elements or passive elements (not shown) may be formed on the substrate 110 . The active elements may be, for example, cell transistors of DRAM, and in particular, may be cell transistors of DRAM having a unit cell size of 6F 2 or 4F 2 . However, the present invention is not limited to this. Here, 1F means minimum feature size.

기판(3) 상에 셀 활성 영역들(6c) 및 주변 활성 영역(6p)을 한정하는 소자분리 영역(isolation region, 9)이 형성될 수 있다. 상기 셀 활성 영역들(6c)의 상부에는 제1 불순물 영역들(12c)이 형성되고, 상기 주변 활성 영역(6p)의 상부에는 제2 불순물 영역(12p)이 형성될 수 있다. 상기 제1 불순물 영역들(12c)은 상기 제1 영역(A1)에 형성되는 셀 트랜지스터의 소스 또는 드레인일 수 있다. 상기 셀 트랜지스터는 예를 들어, 매립형 게이트 전극을 가지는 BCAT(Buried gate Cell Array Transistor)일 수 있다. 상기 제2 불순물 영역(12p)은 상기 제2 영역(A2) 내에 형성되는 주변 트랜지스터의 소스 또는 드레인일 수 있다.An isolation region 9 may be formed on the substrate 3 to define the cell active regions 6c and the peripheral active region 6p. First impurity regions 12c may be formed on top of the cell active regions 6c, and second impurity regions 12p may be formed on top of the peripheral active regions 6p. The first impurity regions 12c may be the source or drain of the cell transistor formed in the first region A1. For example, the cell transistor may be a buried gate cell array transistor (BCAT) having a buried gate electrode. The second impurity region 12p may be a source or drain of a peripheral transistor formed in the second region A2.

상기 기판(3)의 상기 제1 영역(A1)에 비트라인 구조물들(30)이 형성될 수 있다. 상기 비트라인 구조물들(30)은 상기 기판(3) 상의 절연 층(18) 상에 형성될 수 있다. 상기 비트라인 구조물들(30)은 차례로 적층되는 비트라인들(21b) 및 비트라인 캐핑 층(24)을 포함하고, 상기 비트라인들(21b) 및 상기 비트라인 캐핑 층(24)의 측면들 상에 형성된 비트라인 스페이서들(27)을 포함할 수 있다. 상기 기판(3)의 상기 제2 영역(A2) 상에 게이트 전극들(21p)이 형성할 수 있다. 상기 비트라인들(21b) 및 상기 게이트 전극들(21p)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 비트라인 캐핑 층(24)은 실리콘 질화물 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있다. 상기 비트라인 스페이서들(27)은 실리콘 질화물 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있다. 상기 비트라인 구조물들(30) 사이에 상기 셀 불순물 영역들(12c)과 전기적으로 연결되는 셀 콘택 플러그들(33c)이 형성될 수 있다. 상기 기판(3)의 상기 제2 영역(A2) 상에 층간 절연 층(15)이 형성될 수 있다. 상기 층간 절연 층(15)은 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 상기 층간 절연 층(15)을 관통하며 상기 주변 불순물 영역(12p)과 전기적으로 연결되는 주변 콘택 플러그(33p)를 형성할 수 있다. Bit line structures 30 may be formed in the first area A1 of the substrate 3 . The bit line structures 30 may be formed on the insulating layer 18 on the substrate 3. The bit line structures 30 include bit lines 21b and a bit line capping layer 24 that are sequentially stacked on the side surfaces of the bit lines 21b and the bit line capping layer 24. It may include bit line spacers 27 formed in . Gate electrodes 21p may be formed on the second area A2 of the substrate 3. The bit lines 21b and the gate electrodes 21p may be formed of a conductive material. The bit line capping layer 24 may be formed of an insulating material such as silicon nitride. The bit line spacers 27 may be formed of an insulating material such as silicon nitride. Cell contact plugs 33c electrically connected to the cell impurity regions 12c may be formed between the bit line structures 30. An interlayer insulating layer 15 may be formed on the second area A2 of the substrate 3 . The interlayer insulating layer 15 may be formed of silicon oxide. A peripheral contact plug 33p may be formed that penetrates the interlayer insulating layer 15 and is electrically connected to the peripheral impurity region 12p.

상기 비트라인 구조물들(30) 및 상기 층간 절연 층(15) 상에는 식각 정지 층(36)이 형성될 수 있다. 상기 식각 정지 층(36)을 관통하며 상기 셀 콘택 플러그들(33c)에 전기적으로 연결되는 도전성 필라들(62)이 형성될 수 있다. 상기 도전성 필라들(62)은 상기 기판(3)의 상면과 수직한 방향으로 연장되는 기둥 형상을 가질 수 있다. 상기 도전성 필라들(62)은 금속, 금속 질화물, 금속 산화물, 금속 실리사이드, 도전성 카본 또는 이들의 조합과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 도전성 필라들(62)은 예를 들어, Ti, TiN, TiAlN, TiCN, Ta, TaN, TaAlN, TaCN, Ru, Pt 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.An etch stop layer 36 may be formed on the bit line structures 30 and the interlayer insulating layer 15. Conductive pillars 62 may be formed that penetrate the etch stop layer 36 and are electrically connected to the cell contact plugs 33c. The conductive pillars 62 may have a pillar shape extending in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate 3. The conductive pillars 62 may include a conductive material such as metal, metal nitride, metal oxide, metal silicide, conductive carbon, or a combination thereof. The conductive pillars 62 may include, for example, Ti, TiN, TiAlN, TiCN, Ta, TaN, TaAlN, TaCN, Ru, Pt, or a combination thereof.

상기 도전성 필라들(62)을 지지하며 서로 이격되어 배치된 하부 지지 패턴(42a) 및 상부 지지 패턴(46a)이 형성될 수 있다. 하부 지지 패턴(42a)은 하부 개구부들(42o)을 가지고, 상부 지지 패턴(46a)은 상부 개구부들(46o)을 가질 수 있다. 하부 개구부들(42o)과 상부 개구부들(46o)은 수직적으로 중첩될 수 있다. A lower support pattern 42a and an upper support pattern 46a may be formed to support the conductive pillars 62 and be spaced apart from each other. The lower support pattern 42a may have lower openings 42o, and the upper support pattern 46a may have upper openings 46o. The lower openings 42o and upper openings 46o may overlap vertically.

도전성 필라들(62)의 측벽들을 덮는 유전체 층(80)이 형성되고, 상기 유전체 층(80) 상에 상기 도전성 필라들(62) 및 상기 하부 및 상부 지지 패턴들(42a, 46a)을 덮는 전극 층(82)이 형성될 수 있다. 상기 유전체 층(80)은 고-유전체(high-k dielectric), 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 전극 층(82)은 금속, 금속 질화물, 도전성 카본, 도전성의 반도체 화합물(semiconductor compound) 또는 이들의 조합과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 반도체 화합물은 도우프트 SiGe 물질을 포함할 수 있다. A dielectric layer 80 is formed covering the side walls of the conductive pillars 62, and an electrode covers the conductive pillars 62 and the lower and upper support patterns 42a and 46a on the dielectric layer 80. Layer 82 may be formed. The dielectric layer 80 may include a high-k dielectric, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or a combination thereof. The electrode layer 82 may include a conductive material such as metal, metal nitride, conductive carbon, a conductive semiconductor compound, or a combination thereof. The semiconductor compound may include a doped SiGe material.

상기 전극 층(82), 상기 유전체 층(80) 및 상기 도전성 필라들(62)은 DRAM의 셀 커패시터들을 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 필라들(62)은 DRAM의 셀 커패시터들의 하부 전극들 또는 스토리지 노드들일 수 있고, 상기 전극 층(82)은 DRAM의 셀 커패시터들의 상부 전극 또는 플레이트 전극일 수 있다. The electrode layer 82, the dielectric layer 80, and the conductive pillars 62 may constitute cell capacitors of DRAM. For example, the conductive pillars 62 may be lower electrodes or storage nodes of cell capacitors of a DRAM, and the electrode layer 82 may be an upper electrode or a plate electrode of cell capacitors of a DRAM.

상기 전극 층(82)을 갖는 기판(3) 상에 평탄화된 금속간 절연 층(85)이 형성될 수 있다. 상기 금속간 절연 층(85)을 관통하여 상기 전극 층(82)과 전기적으로 연결되는 제1 콘택 플러그(88c), 및 상기 금속간 절연 층(85)과 상기 식각 정지 층(36)을 관통하여 상기 주변 콘택 플러그(33p)와 전기적으로 연결되는 제2 콘택 플러그(88p)가 형성될 수 있다. A planarized intermetallic insulating layer 85 may be formed on the substrate 3 having the electrode layer 82. A first contact plug 88c penetrates the intermetallic insulating layer 85 and is electrically connected to the electrode layer 82, and penetrates the intermetallic insulating layer 85 and the etch stop layer 36. A second contact plug 88p may be formed that is electrically connected to the peripheral contact plug 33p.

도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 소자의 지지 패턴의 일 양상을 나타내는 평면도이다.5 to 9 are plan views showing one aspect of a support pattern of a semiconductor device according to embodiments of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 상부 개구부들(46o)은 상기 제1 피치(P1)에 대응되는 길이마다 꺾어질 수 있다. 즉, 상기 상부 개구부들(46o)은 상기 제1 방향(D1 방향)으로 연장되는 제1 연장부들(46o_1) 및 상기 제2 방향(D2 방향)으로 연장되는 제2 연장부들(46o_2)을 포함할 수 있다. 제1 연장부들(46o_1) 및 제2 연장부들(46o_2)은 상기 제1 피치(P1)에 대응되는 길이를 가질 수 있다. 제1 연장부(46o_1)와 제2 연장부(46o_2)는 번갈아 반복적으로 배치될 수 있다. 상기 상부 개구부들(46o)이 꺽어지는 각도는 180도에서 상기 제1 방향(D1 방향)과 상기 제2 방향(D2 방향)이 이루는 각도를 뺀 값과 동일할 수 있다. Referring to FIG. 5, the upper openings 46o may be bent at lengths corresponding to the first pitch P1. That is, the upper openings 46o may include first extensions 46o_1 extending in the first direction (D1 direction) and second extensions 46o_2 extending in the second direction (D2 direction). You can. The first extension parts 46o_1 and the second extension parts 46o_2 may have a length corresponding to the first pitch P1. The first extension part 46o_1 and the second extension part 46o_2 may be alternately and repeatedly arranged. The angle at which the upper openings 46o are bent may be equal to 180 degrees minus the angle between the first direction (D1 direction) and the second direction (D2 direction).

상기 상부 개구부들(46o)이 꺾어지는 부분들은 상기 도전성 필라들(62)로부터 이격될 수 있다. 제1 연장부(46o_1)와 제2 연장부(46o_2)가 만나는 부분들은 상기 도전성 필라들(62)로부터 이격될 수 있다.The bent portions of the upper openings 46o may be spaced apart from the conductive pillars 62. Portions where the first extension part 46o_1 and the second extension part 46o_2 meet may be spaced apart from the conductive pillars 62.

상기 상부 개구부들(46o)이 꺾어지는 부분들은 상기 도전성 필라들(62)로부터 이격됨으로써, 상기 상부 지지 패턴들(46a)은 기둥 형상의 상기 도전성 필라들(62)이 쓰러지는 것을 방지할 뿐만 아니라, 후속의 유전체 층(도 4의 80)이 불균일하게 증착됨으로 인해 상기 도전성 필라들(62)이 변형되어 서로 접촉하게 되는 것을 방지할 수 있다. 상기 상부 지지 패턴들(46a)은 SiN 또는 SiCN으로 형성될 수 있다.The bent portions of the upper openings 46o are spaced apart from the conductive pillars 62, so that the upper support patterns 46a not only prevent the pillar-shaped conductive pillars 62 from falling. As the subsequent dielectric layer (80 in FIG. 4) is deposited non-uniformly, it is possible to prevent the conductive pillars 62 from being deformed and coming into contact with each other. The upper support patterns 46a may be formed of SiN or SiCN.

도 6 및 도 7에 도시된 상기 상부 개구부들(46o)은 도 5와 비교하여 상기 상부 개구부들(46o)이 꺽어지는 각도는 동일하다. The bending angle of the upper openings 46o shown in FIGS. 6 and 7 is the same as that of FIG. 5 .

상기 반도체 소자의 상기 상부 개구부들(46o)은 상기 제1 피치(P1)의 n배 길이마다 꺾어질 수 있고, 상기 n은 2 이상인 자연수일 수 있다. The upper openings 46o of the semiconductor device may be bent at every n times the length of the first pitch P1, and n may be a natural number equal to or greater than 2.

도 6을 참조하면, 상기 상부 개구부들(46o)은 상기 제1 피치(P1)의 2배 길이마다 꺾어질 수 있다. 도 7을 참조하면, 상기 상부 개구부들(46o)은 상기 제1 피치(P1)의 3배 길이마다 꺾어질 수 있다. Referring to FIG. 6, the upper openings 46o may be bent every twice the length of the first pitch P1. Referring to FIG. 7, the upper openings 46o may be bent every three times the length of the first pitch P1.

상기 상부 개구부들(46o)은 상기 제1 방향(D1 방향)으로 연장되는 제1 연장부들(46o_1) 및 상기 제2 방향(D2 방향)으로 연장되는 제2 연장부들(46o_2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 연장부들(46o_1)과 접하고 상기 제1 방향(D1 방향)에서 서로 인접한 상기 도전성 필라들(62)은 상기 상부 지지 패턴(46a)과의 접촉 면적이 서로 동일할 수 있다. 그리고, 상기 제2 연장부들(46o_2)과 접하고 상기 제2 방향(D2 방향)에서 서로 인접한 상기 도전성 필라들(62)은 상기 상부 지지 패턴(46a)과의 접촉 면적이 서로 동일할 수 있다. The upper openings 46o may include first extension parts 46o_1 extending in the first direction (D1 direction) and second extension parts 46o_2 extending in the second direction (D2 direction). . The conductive pillars 62 that contact the first extensions 46o_1 and are adjacent to each other in the first direction (D1 direction) may have the same contact area with the upper support pattern 46a. In addition, the conductive pillars 62 that are in contact with the second extension parts 46o_2 and adjacent to each other in the second direction (D2 direction) may have the same contact area with the upper support pattern 46a.

도 8을 참조하면, 도 5에 비해 상기 상부 개구부들(46o')이 꺾어지는 각도가 더 작을 수 있다. 상기 상부 개구부들(46o')이 꺽어지는 각도는 180도에서 상기 제1 방향(D1 방향)과 상기 제2 방향(D2 방향)이 이루는 각도를 뺀 값보다 작을 수 있다. 제1 연장부들(46o'_1)이 연장되는 방향은 상기 제1 방향(D1 방향)과 다르고, 제2 연장부들(46o'_2)이 연장되는 방향은 상기 제2 방향(D2 방향)과 다를 수 있다. 제1 연장부들(46o'_1) 및 제2 연장부들(46o'_2)은 상기 제1 피치(P1)보다 긴 길이를 가질 수 있다. 상기 제1 방향(D1 방향) 또는 상기 제2 방향(D2 방향)에서 서로 인접한 상기 도전성 필라들(62)은 상기 상부 지지 패턴(46a')과의 접촉 면적이 서로 다를 수 있다.Referring to FIG. 8 , the bending angle of the upper openings 46o' may be smaller than that of FIG. 5 . The angle at which the upper openings 46o' are bent may be less than 180 degrees minus the angle between the first direction (D1 direction) and the second direction (D2 direction). The direction in which the first extensions 46o'_1 extend may be different from the first direction (D1 direction), and the direction in which the second extensions 46o'_2 extend may be different from the second direction (D2 direction). there is. The first extension parts 46o'_1 and the second extension parts 46o'_2 may have a length longer than the first pitch P1. The conductive pillars 62 adjacent to each other in the first direction (D1 direction) or the second direction (D2 direction) may have different contact areas with the upper support pattern 46a'.

도 9에 도시된 상기 상부 개구부들(46o')은 도 8과 비교하여 상기 상부 개구부들(46o')이 꺽어지는 각도는 동일하다. The bending angle of the upper openings 46o' shown in FIG. 9 is the same as that of FIG. 8.

도 9를 참조하면, 상기 제1 연장부들(46o'_1') 및 상기 제2 연장부들(46o'_2')의 길이는 는 도 8과 비교하여 2배로 늘어날 수 있다. 하나의 상기 제1 연장부(46o'_1') 또는 하나의 상기 제2 연장부(46o'_2')과 접하는 상기 도전성 필라들(62)의 개수는 도 8과 비교하여 2배로 늘어날 수 있다. Referring to FIG. 9 , the length of the first extension parts 46o'_1' and the second extension parts 46o'_2' may be doubled compared to FIG. 8 . The number of conductive pillars 62 in contact with one first extension part 46o'_1' or one second extension part 46o'_2' may be doubled compared to FIG. 8.

상기 제1 연장부들(46o'_1')과 접하고 상기 제1 방향(D1 방향)에서 서로 인접한 상기 도전성 필라들(62)은 상기 상부 지지 패턴(46a')과의 접촉 면적이 서로 다를 수 있다. 그리고, 상기 제2 연장부들(46o'_2')과 접하고 상기 제2 방향(D2 방향)에서 서로 인접한 상기 도전성 필라들(62)은 상기 상부 지지 패턴(46a')과의 접촉 면적이 서로 다를 수 있다.The conductive pillars 62 that are in contact with the first extensions 46o'_1' and adjacent to each other in the first direction (D1 direction) may have different contact areas with the upper support pattern 46a'. In addition, the conductive pillars 62 that are in contact with the second extension parts 46o'_2' and adjacent to each other in the second direction (D2 direction) may have different contact areas with the upper support pattern 46a'. there is.

도 10 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하는 단면도들이다.10 to 18 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)을 포함하는 기판(3) 상에 셀 활성 영역들(6c) 및 주변 활성 영역(6p)을 한정하는 소자분리 영역(isolation region, 9)을 형성할 수 있다. 상기 기판(3)은 반도체 기판일 수 있다.Referring to FIG. 10, an isolation region defining the cell active regions 6c and the peripheral active region 6p is formed on the substrate 3 including the first region A1 and the second region A2. region, 9) can be formed. The substrate 3 may be a semiconductor substrate.

상기 기판(3)의 상기 제1 영역(A1) 상에 비트라인 구조물들(30)을 형성할 수 있다. 상기 비트라인 구조물들(30)을 형성하는 것은 차례로 적층되는 비트라인들(21b) 및 비트라인 캐핑 층(24)을 형성하고, 차레로 적층된 상기 비트라인들(21b) 및 상기 비트라인 캐핑 층(24)의 측면들 상에 비트라인 스페이서들(27)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 비트라인들(21b)과 동시에, 상기 기판(3)의 상기 제2 영역(A2) 상에 게이트 전극들(도 2의 21p)을 형성할 수 있다. 상기 비트라인들(21b) 및 상기 게이트 전극들(21p)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. Bit line structures 30 may be formed on the first area A1 of the substrate 3 . The bit line structures 30 are formed by sequentially stacking bit lines 21b and the bit line capping layer 24, and the bit lines 21b and the bit line capping layer are stacked sequentially. It may include forming bitline spacers 27 on the sides of (24). Simultaneously with the bit lines 21b, gate electrodes (21p in FIG. 2) may be formed on the second area A2 of the substrate 3. The bit lines 21b and the gate electrodes 21p may be formed of a conductive material.

상기 비트라인들(21b)은 상기 기판(3) 상의 절연 층(18) 상에 형성될 수 있다. 상기 비트라인 캐핑 층(24)은 실리콘 질화물 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있다. 상기 비트라인 스페이서들(27)은 실리콘 질화물 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있다. 상기 기판(3)의 상기 제2 영역(A2) 상에 층간 절연 층(15)을 형성될 수 있다. 상기 층간 절연 층(15)은 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 상기 비트라인 구조물들(30) 사이에 배치되며 상기 셀 활성 영역들(6c) 내의 셀 불순물 영역들(12c)과 전기적으로 연결되는 셀 콘택 플러그들(33c)을 형성할 수 있다. 상기 층간 절연 층(15)을 관통하며 상기 주변 활성 영역(6p) 내의 주변 불순물 영역(12p)과 전기적으로 연결되는 주변 콘택 플러그(33p)를 형성할 수 있다. The bit lines 21b may be formed on the insulating layer 18 on the substrate 3. The bit line capping layer 24 may be formed of an insulating material such as silicon nitride. The bit line spacers 27 may be formed of an insulating material such as silicon nitride. An interlayer insulating layer 15 may be formed on the second area A2 of the substrate 3 . The interlayer insulating layer 15 may be formed of silicon oxide. Cell contact plugs 33c may be formed between the bit line structures 30 and electrically connected to the cell impurity regions 12c within the cell active regions 6c. A peripheral contact plug 33p may be formed that penetrates the interlayer insulating layer 15 and is electrically connected to the peripheral impurity region 12p in the peripheral active region 6p.

상기 제1 불순물 영역들(12c)은 상기 제1 영역(A1)에 형성되는 셀 트랜지스터의 소스 또는 드레인일 수 있다. 상기 제2 불순물 영역(12p)은 상기 제2 영역(A2) 내에 형성되는 주변 트랜지스터의 소스 또는 드레인일 수 있다.The first impurity regions 12c may be the source or drain of the cell transistor formed in the first region A1. The second impurity region 12p may be a source or drain of a peripheral transistor formed in the second region A2.

상기 셀 콘택 플러그들(33c) 및 상기 주변 콘택 플러그(33p)를 갖는 기판(3) 상에 몰드 구조물(48)을 형성할 수 있다. 상기 몰드 구조물(48)은 상기 비트라인 구조물들(30), 상기 셀 콘택 플러그들(33c), 상기 층간 절연 층(15) 및 상기 주변 콘택 플러그(33p)를 덮을 수 있다. A mold structure 48 may be formed on the substrate 3 having the cell contact plugs 33c and the peripheral contact plug 33p. The mold structure 48 may cover the bit line structures 30, the cell contact plugs 33c, the interlayer insulating layer 15, and the peripheral contact plug 33p.

상기 몰드 구조물(48)은 하나 또는 복수의 몰드 층 및 하나 또는 복수의 지지 층을 포함할 수 있다. 상기 몰드 구조물(48)에서, 상기 하나 또는 복수의 몰드 층 및 상기 하나 또는 복수의 지지 층 중에서 최상위의 층은 지지 층일 수 있다. 예를 들어, 상기 몰드 구조물(48)은 식각 정지 층(36), 상기 식각 정지 층(36) 상의 하부 몰드 층(40), 상기 하부 몰드 층(40) 상의 하부 지지 층(42), 상기 하부 지지 층(42) 상의 상부 몰드 층(44), 상기 상부 몰드 층(44) 상의 상부 지지 층(46)을 포함할 수 있다. The mold structure 48 may include one or more mold layers and one or more support layers. In the mold structure 48, the uppermost layer among the one or more mold layers and the one or more support layers may be a support layer. For example, the mold structure 48 includes an etch stop layer 36, a lower mold layer 40 on the etch stop layer 36, a lower support layer 42 on the lower mold layer 40, and a lower mold layer 40 on the etch stop layer 36. It may include an upper mold layer 44 on the support layer 42 and an upper support layer 46 on the upper mold layer 44 .

상기 하부 및 상부 몰드 층들(40, 44)은 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 상기 하부 및 상부 지지 층들(42, 46)은 상기 하부 및 상부 몰드 층들(40, 44)과 식각 선택성을 갖는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 및 상부 지지 층들(42, 46)은 SiN 또는 SiCN으로 형성될 수 있다. 상기 식각 정지 층(36)은 상기 하부 몰드 층(40)과 식각 선택성을 갖는 절연성 물질, 예를 들어 SiN 또는 SiCN으로 형성될 수 있다. The lower and upper mold layers 40 and 44 may be formed of silicon oxide. The lower and upper support layers 42 and 46 may be formed of an insulating material that has etch selectivity with respect to the lower and upper mold layers 40 and 44. For example, the lower and upper support layers 42, 46 may be formed of SiN or SiCN. The etch stop layer 36 may be formed of an insulating material having etch selectivity with respect to the lower mold layer 40, for example, SiN or SiCN.

예시적인 예에서, 상기 상부 지지 층(46)은 제1 지지 층으로 지칭될 수 있고, 상기 상부 몰드 층(44)은 제1 몰드 층으로 지칭될 수 있고, 상기 하부 지지 층(42)은 제2 지지 층으로 지칭될 수 있고, 상기 하부 몰드 층(40)은 제2 몰드 층으로 지칭될 수도 있다.In an illustrative example, the upper support layer 46 may be referred to as a first support layer, the upper mold layer 44 may be referred to as a first mold layer, and the lower support layer 42 may be referred to as a first support layer. 2 may be referred to as a support layer, and the lower mold layer 40 may be referred to as a second mold layer.

도 11을 참조하면, 상기 몰드 구조물(48) 상에 마스크 구조물(54)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 11, a mask structure 54 may be formed on the mold structure 48.

상기 마스크 구조물(54)을 형성하는 것은 상기 몰드 구조물(48) 상에 제1 마스크 층(50)을 형성하고, 상기 제1 마스크 층(50) 상에 제2 마스크 층(52)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. Forming the mask structure 54 includes forming a first mask layer 50 on the mold structure 48 and forming a second mask layer 52 on the first mask layer 50. It can be included.

상기 제1 마스크 층(50)은 상기 몰드 구조물(48)을 패터닝하기 위한 마스크 층일 수 있다. 상기 제1 마스크 층(50)은 폴리 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 제2 마스크 층(52)은 상기 제1 마스크 층(50)을 패터닝하기 위한 마스크 층일 수 있다. 상기 제2 마스크 층(52)은 실리콘 산화물 또는 SOH(Spin On Hardmask)로 형성될 수 있다. 상술한 상기 제1 및 제2 마스크 층들(50, 52)을 형성할 수 있는 물질들은 예시적인 물질들로써, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고 다른 물질들로 대체될 수도 있다. The first mask layer 50 may be a mask layer for patterning the mold structure 48. The first mask layer 50 may be formed of polysilicon. The second mask layer 52 may be a mask layer for patterning the first mask layer 50 . The second mask layer 52 may be formed of silicon oxide or SOH (Spin On Hardmask). The materials capable of forming the above-described first and second mask layers 50 and 52 are exemplary materials, and the technical idea of the present invention is not limited thereto and may be replaced with other materials.

상기 제1 마스크 층(50)의 증착 두께(Ta)는 상기 제2 마스크 층(52)의 증착 두께(Tb) 보다 클 수 있다. 상기 제2 마스크 층(52)은 상기 제1 영역(A1) 상에서 상기 제1 마스크 층(50)을 노출시키는 마스크 개구부들, 즉 제2 마스크 개구부들(52a)을 가질 수 있다. The deposition thickness (Ta) of the first mask layer 50 may be greater than the deposition thickness (Tb) of the second mask layer 52. The second mask layer 52 may have mask openings that expose the first mask layer 50 on the first area A1, that is, second mask openings 52a.

도 12를 참조하면, 상기 제2 마스크 층(52)을 식각 마스크로 이용하는 식각 공정으로, 상기 제2 마스크 개구부들(52a)에 의해 노출되는 상기 제1 마스크 층(50)을 식각하여 상기 제1 마스크 층(50)을 관통하며 상기 몰드 구조물(48)을 노출시키는 제1 마스크 개구부들(50a)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 12, in an etching process using the second mask layer 52 as an etch mask, the first mask layer 50 exposed by the second mask openings 52a is etched to form the first mask layer 50. First mask openings 50a may be formed to penetrate the mask layer 50 and expose the mold structure 48.

상기 제1 마스크 층(50)을 식각하여 상기 제1 마스크 개구부들(50a)을 형성하면서, 상기 제2 마스크 층(52)은 두께가 감소될 수 있다. 상기 제2 마스크 층(52)은 상기 제2 영역(A2) 상에 위치하는 부분(52p) 보다 상기 제1 영역(A1) 상에 위치하는 부분(52c)의 두께가 작을 수 있다. While etching the first mask layer 50 to form the first mask openings 50a, the thickness of the second mask layer 52 may be reduced. The thickness of the portion 52c of the second mask layer 52 located on the first area A1 may be smaller than that of the portion 52p located on the second area A2.

예시적인 예에서, 상기 제2 마스크 층(52)에서, 상기 제2 영역(A1) 상에 위치하는 부분(52c)은 상부 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 모양으로 형성될 수 있다. In an illustrative example, in the second mask layer 52, the portion 52c located on the second area A1 may be formed in a shape whose width becomes narrower toward the top.

도 13을 참조하면, 상기 제1 마스크 층(50)을 식각 마스크로 이용하는 식각 공정으로, 상기 제1 마스크 개구부들(50a)에 의해 노출되는 상기 몰드 구조물(48)을 식각하여 상기 셀 콘택 플러그들(33c)을 노출시키는 홀들(48a)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 13, in an etching process using the first mask layer 50 as an etch mask, the mold structure 48 exposed by the first mask openings 50a is etched to form the cell contact plugs. Holes 48a that expose (33c) may be formed.

상기 제1 마스크 층(50)은 상기 홀들(48a)을 형성하면서 상기 증착 두께(Ta) 보다 두께가 감소될 수 있다. 상기 제2 마스크 층(도 5의 52)은 상기 식각 공정 동안에 제거될 수 있다. 상기 제1 마스크 층(50)은 상기 제1 영역(A1) 상에서 제1 두께(T1)로 형성될 수 있고, 상기 제2 영역(A2) 상에서 상기 제1 두께(T1) 보다 큰 제2 두께(T2)로 형성될 수 있다. 상기 홀들(48a)을 형성한 후의 상기 제1 마스크 층(50)의 상기 제1 및 제2 두께들(T1, T2)은 상기 홀들(48a)을 형성하기 전의 상기 제1 마스크 층(50)의 증착 두께(도 4의 Ta) 보다 작을 수 있다. The thickness of the first mask layer 50 may be reduced compared to the deposition thickness Ta while forming the holes 48a. The second mask layer (52 in FIG. 5) may be removed during the etching process. The first mask layer 50 may be formed to have a first thickness T1 on the first area A1, and may have a second thickness greater than the first thickness T1 on the second area A2. T2) can be formed. The first and second thicknesses T1 and T2 of the first mask layer 50 after forming the holes 48a are the same as those of the first mask layer 50 before forming the holes 48a. It may be smaller than the deposition thickness (Ta in FIG. 4).

상기 제1 마스크 층(50)은 상기 제1 영역(A1) 상에서 상기 제1 두께(T1)로 형성되는 제1 마스크 부분(50c) 및 상기 제2 영역(A2) 상에서 상기 제2 두께(T2)로 형성되는 제2 마스크 부분(50p)을 포함할 수 있다. The first mask layer 50 includes a first mask portion 50c formed to have a first thickness T1 on the first area A1 and a second thickness T2 on the second area A2. It may include a second mask part 50p formed of .

상기 제1 마스크 층(50)은 상기 제1 마스크 부분(50c)과 상기 제2 마스크 부분(50p) 사이에 경사 부분(50s)을 포함할 수 있다. The first mask layer 50 may include an inclined portion 50s between the first mask portion 50c and the second mask portion 50p.

앞에서 상술한 상기 제1 마스크 개구부들(50a)은 상기 제1 마스크 층(50)의 상기 제1 두께(T1)의 상기 제1 마스크 부분(50c)을 관통하도록 잔존할 수 있다. The first mask openings 50a described above may remain through the first mask portion 50c of the first thickness T1 of the first mask layer 50 .

도 14를 참조하면, 상기 몰드 구조물(48)의 홀들(48a) 및 상기 제1 마스크 층(50)의 상기 제1 마스크 개구부들(50a)을 채우며 상기 제1 마스크 층(50)을 덮는 도전성 물질 층(60)을 형성할 수 있다. 상기 도전성 물질 층(60)은 금속, 금속 질화물, 금속 산화물, 금속 실리사이드, 도전성 카본 또는 이들의 조합과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 물질 층(60)은 Ti, TiN, TiAlN, TiCN, Ta, TaN, TaAlN, TaCN, Ru, Pt 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14, a conductive material covers the first mask layer 50 and fills the holes 48a of the mold structure 48 and the first mask openings 50a of the first mask layer 50. A layer 60 can be formed. The conductive material layer 60 may include a conductive material such as metal, metal nitride, metal oxide, metal silicide, conductive carbon, or a combination thereof. For example, the conductive material layer 60 may include Ti, TiN, TiAlN, TiCN, Ta, TaN, TaAlN, TaCN, Ru, Pt, or a combination thereof.

도 15를 참조하면, 상기 도전성 물질 층(60)을 식각하고 상기 상부 지지 층(46)을 노출시키는 화학 기계적 연마 공정을 진행하여, 상기 홀들(48a) 내에 잔존하는 도전성 필라들(62)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 15, a chemical mechanical polishing process is performed to etch the conductive material layer 60 and expose the upper support layer 46 to form conductive pillars 62 remaining in the holes 48a. can do.

도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 몰드 구조물(48) 상에 마스크(70)를 형성할 수 있다. 상기 마스크(70)는 지지 패턴들을 형성하기 위한 마스크일 수 있다. 상기 마스크(70)는 상기 제1 영역(A1) 상의 상기 상부 지지 층(46)의 일부를 덮을 수 있다. 상기 마스크(70)는 마스크 개구부들(70a)을 포함할 수 있다. 마스크 개구부들(70a)은 지그재그로 연장될 수 있다. 상기 마스크(70)는 상기 마스크 개구부들(70a)에 의해 상기 제1 영역(A1) 상의 상기 상부 지지 층(46)의 일부 및 상기 도전성 필라들(62)의 일부를 노출시킬 수 있다. Referring to FIGS. 16 and 17 , a mask 70 may be formed on the mold structure 48 . The mask 70 may be a mask for forming support patterns. The mask 70 may cover a portion of the upper support layer 46 on the first area A1. The mask 70 may include mask openings 70a. The mask openings 70a may extend in a zigzag manner. The mask 70 may expose a portion of the upper support layer 46 and a portion of the conductive pillars 62 on the first area A1 through the mask openings 70a.

도 18을 참조하면, 상기 마스크(70)를 식각 마스크로 이용하여 식각 공정으로, 상기 몰드 구조물(48)을 식각할 수 있다. 상기 마스크(70)는 상기 몰드 구조물(48)을 식각한 후에, 또는 상기 몰드 구조물(48)을 식각하는 동안에 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 마스크(70)를 식각 마스크로 이용하여, 상기 몰드 구조물(48)의 상기 상부 지지 층(46)을 식각하여 상부 지지 패턴(46a)을 형성하면서 상기 상부 몰드 층(도 17의 44)을 노출시키고, 상기 상부 몰드 층(44)을 식각하여 상기 하부 지지 층(도 17의 42)을 노출시키고, 상기 하부 지지 층(42)을 식각하여 하부 지지 패턴(42a)을 형성하면서 상기 하부 몰드 층(도 17의 40)을 노출시키고, 상기 하부 몰드 층(40)을 식각하여 제거하는 것을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18, the mold structure 48 can be etched through an etching process using the mask 70 as an etch mask. The mask 70 may be removed after or during etching the mold structure 48 . For example, using the mask 70 as an etch mask, the upper support layer 46 of the mold structure 48 is etched to form an upper support pattern 46a and the upper mold layer (see Figure 17). 44) is exposed, the upper mold layer 44 is etched to expose the lower support layer (42 in FIG. 17), and the lower support layer 42 is etched to form the lower support pattern 42a. This may include exposing the lower mold layer (40 in FIG. 17) and removing the lower mold layer 40 by etching.

일 예에서, 상기 하부 지지 층(42)을 식각하기 전에, 등방성 식각 공정으로 상기 상부 몰드 층(44)을 완전히 제거하는 것을 포함할 수 있다. In one example, before etching the lower support layer 42, this may include completely removing the upper mold layer 44 using an isotropic etching process.

일 예에서, 상기 식각 정지 층(36)은 상기 하부 및 상부 몰드 층들(40, 44)이 제거된 후에도 잔존할 수 있다. In one example, the etch stop layer 36 may remain even after the lower and upper mold layers 40 and 44 are removed.

상기 도전성 필라들(62)은 상기 상부 지지 패턴(46a)의 상부 개구부(46o)에 의해 노출되는 제1 측면들(62s1), 상기 상부 몰드 층(44)이 제거되면서 노출되는 제2 측면들(62s2), 상기 하부 지지 패턴(42a)의 하부 개구부(42o)에 의해 노출되는 제3 측면들(62s3), 및 상기 하부 몰드 층(40)이 제거되면서 노출되는 제4 측면들(62s4)을 포함할 수 있다. The conductive pillars 62 include first sides 62s1 exposed by the upper opening 46o of the upper support pattern 46a and second sides exposed when the upper mold layer 44 is removed ( 62s2), third side surfaces 62s3 exposed by the lower opening 42o of the lower support pattern 42a, and fourth side surfaces 62s4 exposed when the lower mold layer 40 is removed. can do.

다시 도 4를 참조하면, 상기 하부 지지 패턴(42a), 상기 상부 지지 패턴(46a) 및 상기 도전성 필라들(62)을 갖는 기판(3) 상에 유전체 층(80)을 콘포멀하게 형성하고, 상기 유전체 층(80) 상에 상기 도전성 필라들(62) 사이를 채우면서 상기 도전성 필라들(62) 및 상기 하부 및 상부 지지 패턴들(42a, 46a)을 덮는 전극 층(82)을 형성할 수 있다. Referring again to FIG. 4, a dielectric layer 80 is conformally formed on the substrate 3 having the lower support pattern 42a, the upper support pattern 46a, and the conductive pillars 62, An electrode layer 82 may be formed on the dielectric layer 80 to fill between the conductive pillars 62 and cover the conductive pillars 62 and the lower and upper support patterns 42a and 46a. there is.

상기 전극 층(82)을 갖는 기판(3) 상에 평탄화된 금속간 절연 층(85)을 형성할 수 있다. 상기 금속간 절연 층(85)을 관통하며 상기 전극 층(82)과 전기적으로 연결되는 제1 콘택 플러그(88c), 및 상기 금속간 절연 층(85) 및 상기 식각 정지 층(36)을 관통하며 상기 주변 콘택 플러그(33p)와 전기적으로 연결되는 제2 콘택 플러그(88p)를 형성할 수 있다. A planarized intermetallic insulating layer 85 can be formed on the substrate 3 having the electrode layer 82. A first contact plug 88c penetrates the intermetallic insulating layer 85 and is electrically connected to the electrode layer 82, and penetrates the intermetallic insulating layer 85 and the etch stop layer 36. A second contact plug 88p can be formed that is electrically connected to the peripheral contact plug 33p.

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and attached drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and change may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims, and this also falls within the scope of the present invention. something to do.

3: 기판, 30: 비트라인 구조물들, 33c: 셀 콘택 플러그들, 42a: 하부 지지 패턴, 42o: 하부 개구부, 46a: 상부 지지 패턴, 46o: 상부 개구부, 62: 도전성 필라들, 80: 유전체 층, 82: 전극 층 3: substrate, 30: bitline structures, 33c: cell contact plugs, 42a: lower support pattern, 42o: lower opening, 46a: upper support pattern, 46o: upper opening, 62: conductive pillars, 80: dielectric layer , 82: electrode layer

Claims (10)

기판 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 제1 피치로 반복적으로 배열된 복수의 하부 전극들; 및
상기 복수의 하부 전극들의 측벽들과 접촉하여 상기 복수의 하부 전극들을 지지하는 지지 패턴을 포함하고,
상기 지지 패턴은 상기 지지 패턴을 관통하는 복수의 개구부들 형성된 제1 지지 영역과, 상기 제1 지지 영역의 주변을 따라 배치되는 제2 지지 영역을 포함하고, 상기 복수의 개구부들은 각각 상기 제1 지지 영역 전체에 걸쳐 연속적으로 지그재그로 연장되는 반도체 소자.
a plurality of lower electrodes repeatedly arranged at a first pitch along a first direction and a second direction intersecting the first direction on a substrate; and
A support pattern contacting side walls of the plurality of lower electrodes to support the plurality of lower electrodes,
The support pattern includes a first support region formed with a plurality of openings penetrating the support pattern, and a second support region disposed along a periphery of the first support region, wherein the plurality of openings each support the first support region. A semiconductor element that extends in a continuous zigzag pattern across an area.
 제1항에 있어서,
상기 복수의 개구부들은 상기 제1 피치의 2배인 제2 피치로 반복적으로 배열된 반도체 소자.
According to paragraph 1,
A semiconductor device wherein the plurality of openings are repeatedly arranged at a second pitch that is twice the first pitch.
 제1항에 있어서,
상기 복수의 개구부들은 상기 제1 지지 영역 내의 모든 상기 복수의 하부 전극들의 측벽들과 부분적으로 접하는 반도체 소자.
According to paragraph 1,
The plurality of openings partially contact sidewalls of all of the plurality of lower electrodes in the first support region.
 제1항에 있어서,
상기 복수의 개구부들이 꺾어지는 부분들은 상기 복수의 하부 전극들로부터 이격된 반도체 소자.
According to paragraph 1,
A semiconductor device wherein portions where the plurality of openings are bent are spaced apart from the plurality of lower electrodes.
 제1항에 있어서,
상기 복수의 개구부들은 상기 제1 피치에 대응되는 길이마다 꺽어지는 반도체 소자.
According to paragraph 1,
A semiconductor device in which the plurality of openings are bent at lengths corresponding to the first pitch.
 제5항에 있어서,
상기 복수의 개구부들이 꺽어지는 각도는 180도에서 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 이루는 각도를 뺀 값과 동일한 반도체 소자.
According to clause 5,
A semiconductor device wherein the angle at which the plurality of openings are bent is equal to 180 degrees minus the angle between the first direction and the second direction.
 제5항에 있어서,
상기 복수의 개구부들이 꺽어지는 각도는 180도에서 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 이루는 각도를 뺀 값보다 작은 반도체 소자.
According to clause 5,
A semiconductor device wherein the angle at which the plurality of openings are bent is smaller than 180 degrees minus the angle between the first direction and the second direction.
 제1항에 있어서,
상기 복수의 개구부들은 상기 제1 피치의 n배 길이마다 꺾어지고, 상기 n은 2 이상인 자연수인 반도체 소자.
According to paragraph 1,
The semiconductor device wherein the plurality of openings are bent at every n times the length of the first pitch, and n is a natural number equal to or greater than 2.
 제1항에 있어서,
상기 복수의 개구부들은 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 연장부와 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 연장부를 포함하고,
상기 제1 연장부와 접하고 상기 제1 방향에서 서로 인접하거나 상기 제2 연장부와 접하고 상기 제2 방향에서 서로 인접한 상기 복수의 하부 전극들은 상기 지지 패턴과의 접촉 면적이 서로 동일한 반도체 소자.
According to paragraph 1,
The plurality of openings include a first extension part extending in the first direction and a second extension part extending in the second direction,
The plurality of lower electrodes in contact with the first extension and adjacent to each other in the first direction or in contact with the second extension and adjacent to each other in the second direction have the same contact area with the support pattern.
 제1항에 있어서,
상기 복수의 개구부들은 서로 다른 방향으로 연장된 제1 연장부와 제2 연장부를 포함하고,
상기 제1 연장부와 접하고 상기 제1 방향에서 서로 인접하거나 상기 제2 연장부와 접하고 상기 제2 방향에서 서로 인접한 상기 복수의 하부 전극들은 상기 지지 패턴과의 접촉 면적이 서로 다른 반도체 소자.
According to paragraph 1,
The plurality of openings include first extension parts and second extension parts extending in different directions,
The plurality of lower electrodes in contact with the first extension and adjacent to each other in the first direction or in contact with the second extension and adjacent to each other in the second direction have different contact areas with the support pattern.
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